科技版“传音入密”：音频聚光灯现在怎么样了？

Posted 2020-11-03

武侠文化里，除了轻功和内力之外，最著名的一个奇思妙想大概要属“传音入密”。

这手功夫的意思是说，武林高手可以用独特的方法发出声音，只让特定的某个人听到，其他人则完全蒙在鼓里。一般在主角临危之时得到高人指点，都是靠这招来推动情节的。

笔者曾经研究过，“传音入密”在清末民初的武侠小说里基本是种“魔法”，需要靠符咒和口诀来实现。到了金庸这里已经进行了一定程度的“科学化”，比如《神雕侠侣》里的“千里传音”是靠深厚内功来驱动的。

把幻想一点点科学起来，最终变成现实，大概是人类发展史中的主线任务。到了21世纪，同在一个房间里却能听见不同房间的“传音入密”终于诞生了，也就是所谓的定向音频技术。

这项技术其实并不算多么新颖，在我们的生活里也偶尔能看见，但好像一直没有成为消费电子中的常态。

否则的话，打游戏的时候不用戴耳机，一边听着特震撼的音效，一边还能监控着家长来了赶紧关电脑，岂不是美滋滋？

在技术成熟到商业运用之间，定向传播声音的音频技术到底碰到了什么问题？或许我们可以从麻省理工大学媒体实验室研发的著名技术“音频聚光灯”（Audio Spotlight）中一探究竟。

麻省理工的声音黑科技：音频聚光灯

说到纵横江湖三十几年的麻省理工媒体实验室，在科技圈可谓久负盛名的“黑科技工厂”。这个什么都研究、什么都能鼓捣出来的神秘地方，已经在悄然间改变了我们的生活。比如智能手机中触屏控制的很多技术解决方案都来自那里，而他们研发的点子墨水技术，直接造出来了亚马逊的kindle。

但在音频领域，MIT媒体实验室黑科技的代表作之一——音频聚光灯，似乎没有享受到前两项技术的关注与掌声。

早在1998年，MIT媒体实验室就启动了对定向传声技术的探索。研究人员利用超声波的直线发射性，将声音约束在一束很窄的通道中。从而达到让声音朝着某一方向传播，其他方向的人却听不到的效果。但人类其实是无法听到超声波的，所以接下来研究者又开发了系列微型扬声器技术，从而在空气中扭曲超声波达到让人听到的效果。

这种技术被MIT起了一个非常形象的名字：音频聚光灯，即可以把声音像一道光束那样投射出去，照在特定的方向和区域。经过十多年的研究，到2010年音频聚光灯技术宣告研制成功。与其他定向音频技术相比，MIT的技术传声更加精准，传输效果也更强。在超市、游乐园等喧闹环境中进行声音定向输出的测试中，音频聚光灯被普遍认为是目前完成度最高的同类技术。

2012年，随着这项技术的创始人由学而商，音频聚光灯也开始了它的商业化之路。但问题也就来了，为什么六年都过去了，这种名副其实的黑科技我们却依旧没有感受到呢？

只能在博物馆玩耍吗？音频聚焦技术的应用场景与产业现状

目前音频聚光灯技术，正在美国被一家名叫holosonics的公司进行商业化推广。公司的创始人约瑟夫·庞贝博士（Joseph Pompei）同时也是音频聚光灯技术的主要开发者，这很符合MIT媒体实验室一贯的实用主义风格。但有意思的是，约瑟夫·庞贝并不仅仅是走了象牙塔到创业公司这条路，而是年少时就已经在音频产业里成名：16岁就成为了音箱巨头Bose的史上最年轻声学工程师——这大概就是所谓天生为某产业准备的人吧。

到目前为止，音频聚光灯的商业化也不能说不顺畅，只是很难与电子墨水等“同窗”相提并论。到今天，音频聚光灯技术已经被超过100万家客户使用，但如果仔细看一下客户名单就会发现，使用这项技术大部分是在博物馆和展览馆。

当然，音频聚光灯可谓天生就是给博物馆准备的。展品前播放音频介绍是一种非常常见的策展手段，但在展品比较多的情况下，多个音频源相互打扰是非常烦人的，让每个游客戴上耳机又会效率太低。这种情况下，用音频聚光灯来把声音集中在展品正前方的观众身上，似乎是唯一正确的解决方案。

今天我们在很多国际知名博物馆和展览馆中，都可以见到holosonics的音频聚光灯设备，在国内也有很多博物馆使用了类似技术，比如去年刚刚开馆的湖南省博物馆新馆。

但仅仅在博物馆里玩，似乎也不是长久之计。音频聚光灯目前主要希望推动的客户是超市。在大型卖场中，每天都要在不同区域播放不同的打折信息。但这些声音显然会相互干扰，如果把音频聚光灯安装在特定区域的天花板上，就可以仅仅针对很小区域播放特定信息，甚至不同货架前的声音都会不同。

同样的应用场景，可能还有医院病床、机场候机厅，甚至公共交通系统中。确实这些应用场景也在陆续接受音频聚光灯这类的技术，但对成本的担忧还是主要阻力。目前这项技术的产品形态并不便宜，坏了也比较难修理。而且安上俩黑色方块，也多少有点影响美观。

一个潜力巨大的但很容易被我们忽略的市场，藏在音乐舞台上。在比较宽敞的演出环境里，传统扬声器由于空间太大导致波长散乱，很容易丢失声音强度，而且会造成距离音箱设备近的观众音量太大的问题。在音频聚光灯下，这些矛盾很容易解决。因为其可以长距离投掷声波，所以观众听到乐器声等声音的质量会更加出色。多角度安装音频聚光灯之后，整个演出的听众体验可以有效提升。

尤其值得注意的是，在大型场地中安装扬声器设备本来就造价不菲。所以，音频聚光灯的成本压力也就并不显得严重了。

而作为普通消费者，大概最关心的问题并不是音频聚光灯在公共场景中如何使用，而是这东西到底能不能搬回家里，让我打游戏看电影的时候爽一爽？

确实holosonics和不少同行都表示，他们的终极目标是淘汰掉那个被称为“耳机”东西。

真能取代耳机？酝酿消费级产品的困扰

其实在今天，无论是音频聚光灯的家用音箱版，还是其他同类公司的音箱产品，都已经把定向音频技术给缩小化，并且支持用户带回家。

比如2016年holosonics就推出了弧面音箱，可以让用户在家中体验定向声音。

但类似产品却并没有获得充分的市场认可。首先还是因为太贵，一个这样的音箱要数百美金，但给用户带来的实际价值却并不充分。而且缩减版的音频聚光灯，由于音箱材质和体积都进行了缩水，导致无法有效解决声音衍射问题，会有漏音、音波杂乱等情况出现，体验并不足以说服市场，更遑论替代耳机。

而这个行业另一个解决方案，是搭配电视墙的“大个”音箱。类似产品在形态和规格上都跟展览馆用的差不多，只是尺寸略小了一号。

但问题也来了，看电视的时候真的需要我旁边的家人听不见电视声音吗？至少这很难说是一个刚性需求，需要花费一笔购置费和安装费来解决，而且开启了之后人必须坐在特定角度看电视，其实有点违反人性。

另一个“电视音响+音频聚光灯”的问题是，如果你家客厅不够大的话，音波会在你背后的墙上形成反弹。这样体验也不会很好。

综合来看，技术成本和场景限制，都让定向音频技术走进千家万户变成了奢望。在今天更多购买类似产品的用户，还仅仅是因为它够酷，够黑科技。但仅仅酷，是很难打动大众的。

或许真正能让定向音频走入百姓家，需要的是声音传输不只能限定方向，还可以随着我们的移动让声音来跟随移动，用声音把用户包裹起来。今天在很多声音实验室中都有类似实验，基本解决方案是不同的定向音频输出设备同时工作，分别传声和抵消声音。这需要房屋中有大量传感系统，还需要AI来估算声音和人的结合模型。

显然，想做到彻底不用耳机单独听到声音，还是非常非常遥远的一件事。